Quimica

Universidad Nacional de Mar del Plata

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Departamento de Química

Módulo de Ingreso

Química

Indice de Contenidos

Página

UNIDAD 1 - SISTEMAS MATERIALES

Propiedades de la materia 5

Estados de agregación de la materia 6

Cambios de estado 6

Sistema material 7

Clasificación de la materia 8

EJERCITACION 14

UNIDAD 2 - ESTRUCTURA DE LA MATERIA

¿De qué está compuesta la materia? 17

¿Que tan grandes son los átomos? 19

Moléculas. Elementos biatómicos 22

¿Cómo está formado el átomo? 25

Isótopos y número de masa 27

¿A qué se denomina abundancia isotópica? 30

Tabla periódica 30

Algunas nociones elementales de enlace qco. 32

Números de oxidación 36

Electronegatividad 37

Composición porcentual de los compuestos 38

Cálculo de fórmula empírica 39

EJERCITACION 40

UNIDAD 3 - NOMENCLATURA DE COMPUESTOS INORGANICOS

Cambios químicos 44

Clasificación de los compuestos químicos 45

Nomenclatura química 47

Resumen 58

EJERCITACION 61

UNIDAD 4 - SOLUCIONES

Modo de expresar las concentraciones 67

Diluciones 71

EJERCITACION 73

UNIDAD 5 - ESTEQUIOMETRIA

Estequiometría 76

Cálculos estequiométricos 76

Uso del volumen molar 78

Análisis por combustión 79

Cálculo del reactivo limitante 81

Cálculos de pureza 83

Cálculos de rendimiento 84

EJERCITACION 87

RESPUESTAS A LOS EJERCICIOS

Unidad 1 90

Unidad 2 91

Unidad 3 92

Unidad 4 96

Unidad 5 97

BIBLIOGRAFIA 98

EJEMPLO DE EVALUACION 99

UNIDAD 1: SISTEMAS MATERIALES

Todo lo que nos rodea (el universo) está formado por algo común que denominamos materia y que se define como todo aquello que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio. Son materia el agua, el aire, los alimentos, la carne, los huesos del cuerpo humano, los plásticos, los ladrillos, etc. Los distintos tipos de materia se denominan sustancias, y se distinguen gracias a sus diferentes propiedades.

 Propiedades de la materia

Una propiedad de la materia es una cualidad de ésta que puede ser apreciada por nuestros sentidos (caracteres organolépticos) o determinada por mediciones (constantes físicas o específicas).

Se clasifican en dos amplias categorías: propiedades físicas y propiedades químicas. Por ejemplo si aplicamos uno de estos conceptos para identificar una sustancia como el oro, podemos decir, que es de color amarillo, que funde (pasa al estado líquido) a 1063 C, y que conduce la electricidad. Todas estas características responden a la categoría de propiedades físicas ya que en su determinación no se forma ninguna sustancia nueva.

Las propiedades físicas se subdividen además, en dos grupos:

• Extensivas: varían con la cantidad de materia considerada. Ej. : masa, volumen.

• Intensivas: no varían con la cantidad de materia. Ej. : densidad, punto de fusión.

En cambio si nos referimos al gas natural (principalmente metano) podemos afirmar que al quemarse produce dióxido de carbono y agua. Esta propiedad se clasifica como química ya que su determinación implica un cambio químico: la formación de dos nuevas sustancias.

Con estos conceptos podemos ahora redefinir el término sustancia diciendo que es toda porción de materia que tiene las mismas propiedades intensivas.

 Estados de agregación de la materia

Estado sólido Estado líquido Estado gaseoso

• es rígido • es fluido • es fluido, pero fácilmente compresible

• presenta forma independiente del recipiente que lo contiene • adopta la forma del recipiente que lo contiene • ocupa todo el volumen del recipiente que lo contiene

• entre sus moléculas predomina la fuerza de atracción (fuerzas de van der Waals). • las fuerzas de atracción y repulsión entre sus moléculas están equilibradas. • predominan entre sus moléculas las fuerzas de repulsión. Las fuerzas atractivas de van der Waals son despreciables.

La materia puede presentarse fundamentalmente en tres estados físicos diferentes, sólido, líquido y gaseoso, cuyas características están descriptas en el siguiente cuadro:

 Cambios de estado

En condiciones ordinarias de presión y temperatura, la materia presenta un estado físico determinado, pero variando las condiciones puede pasar de un estado a otro (cambio físico). Todos los posibles cambios de estado se llevan a cabo absorbiendo o liberando calor. Un proceso en el que se absorbe calor se denomina endotérmico, mientras que uno en el cual se libera calor se denomina exotérmico.

Cambios de estado de la materia:

Un material en estado gaseoso puede estar en contacto con uno de sus estados condensados y recibe el nombre de vapor.

Los fenómenos de evaporación y ebullición se engloban bajo el nombre de vaporización. Si la vaporización de un líquido se produce únicamente en la superficie del liquidó se denomina evaporación y si se produce en toda la masa del líquido se le llama ebullición.

El calor absorbido en la vaporización de un líquido se denomina calor de vaporización y es igual, pero de signo contrario, al calor desprendido durante la condensación del vapor a líquido. De igual forma, el calor absorbido (desprendido) en la fusión (solidificación) de un sólido (líquido) a líquido (sólido) se llama calor de fusión.

 Sistema material

Un sistema material es la porción del universo que se aísla real o imaginariamente para su estudio. Pueden ser de dos tipos: homogéneos o heterogéneos.

Si al analizar las propiedades intensivas de un sistema encontramos que tienen valores constantes en cualquier zona de éste decimos que el sistema es homogéneo. Ej. agua salada, alcohol.

Sistema homogéneo es aquel que en todos los puntos de su masa posee iguales propiedades intensivas.

Si en cambio encontramos variación en los valores de las propiedades intensivas en por lo menos dos zonas del sistema, decimos que el sistema es heterogéneo. Ej. : agua con hielo, aceite y vinagre.

Sistema heterogéneo es aquel que en distintos puntos de su masa posee diferentes propiedades intensivas.

En estos sistemas encontramos distintas porciones en las cuales los valores de las propiedades intensivas son constantes, se trata de las distintas fases del sistema heterogéneo. Por ejemplo un sistema formado por agua y hierro en polvo está formado por dos fases; en una botella con soda (abierta, sin tapa y llena hasta el tope) se diferencian tres fases: la sólida del vidrio de la botella, la líquida de la soda y la gaseosa de las burbujas del dióxido de carbono. Las tres fases tienen límites claros definidos que pueden notarse a simple vista o mediante instrumentos adecuados (lupa, microscopio). A estos límites o superficies de discontinuidad los llamamos interfases.

Clasificación de la materia

Al clasificar a la materia se distinguen dos grandes grupos: las sustancias puras y las mezclas.

Las sustancias puras son sistemas homogéneos que están formados por una sola sustancia. Poseen propiedades específicas o intensivas constantes, propias y exclusivas de ellas. Resisten los procedimientos mecánicos y físicos del análisis. Ninguno de estos procedimientos permite obtener porciones que no sean esa misma sustancia pura.

Se denomina mezcla a los sistemas homogéneos o heterogéneos formados por más de una sustancia.

El siguiente esquema muestra las diferencias entre ambos conceptos:

MATERIA

Sustancias puras Mezclas

• Sistema homogéneo de un solo componente • Sistema homogéneo o heterogéneo, formado por dos o más componentes

• Composición fija • composición variable

• no pueden separarse por medios físicos • pueden separarse por métodos físicos

• temperatura constante durante los cambios de estado • temperatura variable durante los cambios de estado

• Ejemplos: agua, hierro, dióxido de carbono • Ejemplos: agua y arena, aire (mezcla de gases).

Cada uno de estos dos grupos se clasifica de la siguiente manera:

Las sustancias cuyas moléculas están formadas por uno o varios átomos iguales entre sí no se pueden descomponer y se llaman sustancias puras simples. Ej. : O2, N2, Fe.

Las sustancias cuyas moléculas están formadas por dos o más átomos diferentes se pueden descomponer y se denominan sustancias puras compuestas. Ej. : H2O, CO2.

Elemento es el componente común a una sustancia simple. Los elementos son sustancias simples, pero no toda sustancia simple es un elemento, pues por ejemplo el diamante y el grafito, que son sustancias

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